任务1:识读工程地质勘察报告.pptx
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1、1本章主要内容:|路基土方施工|路基压实|软土地基路基施工|山区路基施工2第一节 路基土方施工|路基土的分类与分级|路堤基底处理|填料的选择|路堤填筑方式|桥涵等构造物处的填筑|路堑开挖方式|土方机械作业3 路基土的分类与分级|路基土分类 路基土可以归纳为以下4类:巨粒土:包括漂石、块石、卵石、碎石、卵石夹土;砾石土:包括级配良好砾与级配不良砾、含细粒土砾、粉土质砾与粘土质砾;砂类土:包括级配良好砂与级配不良砂、细粒土质砂、粉土质砂与粘土质砂;细粒土:包括高低液限粉土和高低液限粘土。4|土石工程分级 将土分为松土、普通土和硬土三级;将岩石分为软石、次坚石和坚石三级。土石的十六级分级,将土分为I
2、IV四级,将岩石分为VXVI十二级。我国公路土石分级通常采 用六级,有时也要用到十六级,六级与十六级的对应关系 如下:六 级:松土 普通土 硬土 软石 次坚石 坚石 十六级:5 路堤基底处理u清除路基范围内的树根、种植土、草皮,清除深度不小于15cm。清理后应予以压实。u在深耕(30cm)地段,必要时应先将士翻松、打碎,再整平、压实。经过水田、池塘、洼地时,应根据具体情况采用排水疏干、换填水稳性好的土、抛石挤淤等处理措施,确保路堤的基底具有足够的稳定性。6u地面横坡为1:51:2.5时,原地面应挖成台阶,台阶宽度不小于1m;地面横坡陡于1:2.5时,应作特殊处理,防止路堤沿基底滑动。7|路堤基
3、底面地面横坡的处理方法 经验算下滑力不大时,先清除基底表面的薄层松散土,再挖宽12m台阶,但坡脚附近的台阶宜宽一些,通常为23m(图2-1)。图2-1 改善基底措施之一8 经验算下滑力较大或边坡下部填筑土层太薄时,先将基底分段挖成不陡于1:2.5的缓坡,再在缓坡上挖宽12m的台阶,最下一级台阶亦宜宽一些(图2-2)。图2-2 改善基底措施之二 9 若坡脚附近地面横坡比较平缓时,可在坡脚处作土质护堤或干砌片石垛护堤(图2-3)。护堤最好用渗水性土填筑,但用与路堤相同的土填筑亦可。片石垛最好用大块的片石分层干砌,里外咬合紧密,不得只砌表面而内部任意抛填。图2-3 作路堤坡脚护堤 10 填料的选择|
4、宜选材料u透水性良好的填料;u液限大于50及塑性指数大于26的土,应在接近最佳含水量情况下分层填筑与压实,并设置完善的排水措施;u工业废碴是较好的填料。11|不宜选材料u淤泥、沼泽土,含残余树根和易于腐烂物质的土,不能用作填筑路堤;u含盐量超过规定的强盐渍土和过盐渍土不能作为高等级公路的填料|选用填料的原则 应优先选用那些挖取方便、压实容易、强度高、水稳性好的土料。路堤受水浸淹部分,应尽量选用水稳性好的填料。12 路堤填筑方式|路堤填筑易采用的方式 路堤宜采用水平分层填筑,即按照横断面全宽分成水平层次,逐层向上填筑。原地面纵坡大于12地段,可采用纵向分层填筑法施工,沿纵坡分层,逐层填压密实。但
5、填至路堤的上部,仍应采用水平分层填筑法。水平分层填筑是填筑路基的基本方法,一般均应采用。13|同一路段上要用到不同性质填料时应注意的问题 不同性质的填料要分别分层填筑,不得混填,以免内部形成水囊或薄弱面,影响路堤稳定。一般宜将水稳性冻稳性较好的土填在路堤的上部。14 透水性较大的土填在透水性较小的土之下时,如果两者粒径相差悬殊,应在层间加铺过渡垫层,以免上层的细颗粒散落到下层内;如果透水性较小的土填在透水性较大的土之下时,其顶面应作成4的双向向外横坡,以免积水。沿纵向同层次要改变填料种类时,应作成斜面衔接,且将透水性好的填料置于斜面的上面为宜。填方相邻作业段交接处若非同时填筑,则先填地段应按1
6、:1坡度分层留好台阶;若同时填筑,则应分层相互交迭衔接,搭头长度不得少于2m。15桥涵等构造物处的填筑|填料:渗水性土|填筑:与锥坡同时,小型压实压机械|排水:防止雨水流入|压实:小型机械分层压实16 路堑开挖方式 路堑开挖方式应根据路堑的深度和纵向长度,以及地形、土质、土方调配情况和开挖机械设备条件等因素确定,以加快施工进度和提高工作效率。|横挖法|纵挖法 17|横挖法 从路堑的一端或两端按横断面全宽逐渐向前开挖,称为横挖法。适用于短的路堑。u单层横挖法(图2-4)u分层横挖法(图2-5)18 图2-4 单层横挖法 图2-5 分层横挖法19|纵挖法 沿路堑纵向将高度分成不大的层次依次开挖。纵
7、挖法适用于较长的路堑。u分层纵挖法(图2-6)u通道纵挖法(图2-7)20 图2-6 分层纵挖法 图2-7 通道纵挖法 21 土方机械作业|推土机作业|铲运机作业|挖掘机作用22|推土机作业u 作业循环过程运土切土倒退卸土回空23u影响作业效率的主要因素u衡量推土机作业方式优劣的依据运土切土切满土的最短时间土在推运中的散失量24u 基本作业方式下坡推土利用下坡时推土机的重力分力,加速切土,增加推土量。但坡度不宜超过20,否则回空时爬坡因难。并列推土两台或三台推土机并列同速推进,可以减少土的溜失。两铲刀间距一般约1520cm。拉槽推土 推土机连续多次在同一处推土,形成一条浅槽,在槽内推运可以减少
8、土的漏失。槽深一般不大于铲刀的高度。25接力推土 在取土场较长而土质较硬时,可自近而远分段将土推送成堆,然后再由远而近将各段土堆一次推送至卸土点。波浪式推土 推土机开始切土时,应将铲刀最大可能的切入土中,当发动机稍有超负荷现象时,将铲刀缓缓提起,知道发动机恢复正常运转,再将铲刀降下切土。起刀时不应离开地面,这样多次起伏,直到铲刀前堆满土为止。26优点:可使发动机的功率得到充分发挥、缩短铲土时间和距离。缺点:空回时因铲土道不平使推土机产生颠簸。推土机进行傍山铲土和单侧弃土作业时,通常采用斜铲推土。推土机在坡度不大的斜坡上削土或挖沟时,采用侧铲作业,即铲刀在垂直平面内转动9左右。在地基松软时,可使
9、用湿地推土机。湿地推土机采用了三角形加宽履带板。27|铲运机作业 铲运机能够独立完成:土方的铲装、运输、铺填、整平和预压等项作业,而且机动灵活,主要用于运输距离大、土方量集中的铲运工作。运送回程铲装卸铺u 循环过程28u 铲土方法一般铲土 铲运机在I、II级土中施工时,开始应使铲刀以最大深度切入土中(不超过30cm),随着行驶阻力的增加而逐渐减少铲土深度,直到铲斗装满为止。波浪式铲土 适用于较硬的土。开始铲土时,使铲刀以最大深度切入土中,随着拖拉机负荷逐渐增加,发动机转速降低,相应地减小切土深度,这样反复若干次,直至铲斗铲满为止。优点是可以充分利用发动机功率,并能改善装土条件,从而可以提高工作
10、效率。29跨铲铲土 适用于较坚硬的土层,铲土时按图所示的程序来布置铲土道。优点是能使铲运机有足够的牵引力将铲斗装满,可以缩短铲土道长度和铲土时间。30下坡铲土 利用铲运机的重力分力提高铲土效率。铲土下坡角一般为78,最大不超过15。顶推铲土 铲运机在坚硬的土、冻深在20cm以内的土或松散的干砂中作业,由于拖拉机的附着力不足,牵引力不能充分发挥时,可用推土机在铲运机铲土行程中进行顶推助铲。用这种方法施工须具有一定的工程量和工作面,方可避免推土机窝工。31 铲运机运行路线的种类和特点 椭圆形运行路线(如图2-9)优点:在不同的地形条件下布置灵活,顺逆运行方向可以随时改变,运行中干扰也比较小。缺点:
11、重载上坡的转向角大,转弯半径较小。图图2-9 2-9 铲运机椭圆形运行路线铲运机椭圆形运行路线 32“8”字形运行路线优点:一次循环运行可完成两次铲土和两次卸 土。重载和空载行驶的距离较短,效率高,在同一个运行路线中可以容纳多台铲运机同时施工。缺点:要求较大的施工场地,而且取土场应在路线的两 侧,条件限制较多,在小型工地较少采用。铲运机“8”字形运行路线 33 “之”字形运行路线 这种路线适用于较长的地段施工,并宜于机群作业,即各机列队(每机间隔20m)依次行进填挖到尽头,作180转弯后反向运行,只是所填挖的地段应与上次错开。这种运行路线一次循环太大,施工面太长,在多雨季节很难应用。铲运机“之
12、”字形运行路线34 穿梭形与螺旋形运行路线u穿梭形路线优点:铲运机空载行驶距离短,全程也较短,在一个循环中可以两次铲卸土作业,因此施工组织简单。缺点:对一侧取土坑有局限性,运行路线中完成一个循环有四次转弯,增长了运行时间,另外拖拉机单侧磨损较重。u螺旋形路线 螺旋形是穿梭形的一种变形、铲运机纵向铲土后,转向路堤上横向卸土。随后驶向路堤的另一侧取土坑再行铲装。优点:运距短,工效高。缺点:急转弯多,拖拉机易产生偏磨。35|挖掘机作业 u正铲挖掘机的基本作业正铲挖掘机的基本作业侧向开挖:运土车辆的运行路线位于挖掘机开挖路线的侧面(左图)。特点是,卸土时平均回转角小于90,车辆可以直线进出,不需调头和
13、倒驶,缩短了循环时间,效率高。正向开挖:装车时车辆停在挖掘机的后方(右图)。优点:开挖面较宽。缺点:施工现场拥挤,挖掘机不能连续作业,效率降低。这种方式只适宜于挖掘进口处。36u反铲挖掘机的基本作业反铲挖掘机的基本作业沟端开挖:开挖时挖掘机从沟的一端开始,然后沿沟中线倒退开挖(左图)。沟侧开挖:与前者不同的是,车辆停在沟端,挖掘机在沟侧,动臂回转小于90即可卸料(右图)。优点:每循环所用的时间短,效率高。缺点:挖掘机始终沿沟侧行驶,开挖边坡较陡。37u拉铲挖掘机的基本作业拉铲挖掘机的基本作业沟侧开挖:挖掘机位于沟侧,挖掘宽度等于或大于甩斗的挖掘半径。在弃土场工作时,可以使土的甩出距离较远。这种
14、开挖方法主要用来取土填筑路堤和开挖基坑,如左图所示。沟端开挖:挖掘机停在沟的一端(右图),开挖的宽度达挖掘半径的两倍。此法可挖出陡峭的边坡,又可以两侧卸土。38|装载机作业u装载机与运输车辆配合采用的作业方式“I”字形作业 运输车辆平行于工作面,装载机垂直于工作面。前进铲土后,直线后退一定距离,并提升铲斗,此时,运输车辆退到装载机铲斗卸土位置,装满后驶离。这种方式装载机不需调头,要求运输车辆与其配合默契。“V”字形作业 运输车辆与工作面成约60,装载机则垂直于工作面,前进铲土后,在倒车驶离过程中调头60,便与运输车辆垂直,然后驶向运输车辆卸料。这种方式循环时间较短。“L”字形作业 运输车辆垂直
15、于工作面,装载机铲土后,倒退并调转90,然后驶向运输车辆卸土。这种方式需有较宽的工作场地。39第二节 路基压实|路基压实机理路基压实机理机理:机理:采用机械对土施以碾压能量,使土颗粒重新排列,彼此挤紧,孔隙减小,形成新的密实体,增强粗粒土之间摩擦和咬台,增加细粒土之间的分子引力,从而提高土的强度和稳定性。实践证明,经过压实的土,其塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等,都有明显改善。因此,压实是改善土工程性质的一种有效措施。40主要包括以下内容:|影响压实效果的主要因素|路基压实标准|压实方法|压实质量控制与检查41|影响压实效果的主要因素u 含水量含水量对压实效果的影响显著击实曲线图说明
16、,在最佳含水量的情况下压实效果最好最佳含水量情况下压实的土水稳定性最好42u 土类 在同一压实功能作用下,粗粒越多,最大干容重越大,最佳含水量越小。施工时,应根据不同土类、分别确定其最大干容重和最佳含水量。不同土类的r-W曲线 亚砂土 亚粘土 粘土43u 压实功能定义:指压实工具的重量、碾压次数或落指压实工具的重量、碾压次数或落锤高度、作用时间对土压实的综合效能锤高度、作用时间对土压实的综合效能含水量与压实功能的关系 同一类土,压实功能同一类土,压实功能 最佳含水量最佳含水量 而最而最大干容重大干容重 当土偏干时,增加压实功能对提高干容重当土偏干时,增加压实功能对提高干容重影响较大,偏湿时则收
17、效甚微。影响较大,偏湿时则收效甚微。44|路基压实标准u压实度工地实际达到的干容重与室内标准击实试验所得的最大干容重的比值,即压实度或称压实系数。u路基压实标准 对于路堤,路槽底面以下080cm应不小于95,80150cm应不小于93,150cm以下应不小于90;对于零填及路堑,路槽底面以下030cm应不小于95。45|压实方法压实土层的密实度随深度递减,表面5cm的密实度最高。填土分层的压实厚度和压实遍数与压实机械类型、土的种类和压实度要求有关,应通过试验路来确定。压实厚度:压实厚度:光轮小于25cm,振动轮小于50cm,冲击式0.51.0m u碾压接头处理 碾压时,横向接头的轮迹应有一部分
18、重叠,对振动压路机一般重叠4050cm,对三轮压路机一般重叠l2后轮宽;前后相邻两区段纵向重叠11.5m。潮湿系数潮湿系数:K=R/Z (R年降雨量,Z-年蒸发量)K0.25的地区(特殊干旱地区):压实度标准可降低23K2的地区(多雨地区):稳定处理后再压实46u行驶速度行驶速度过慢:影响生产率行驶速度过快:对土接触时间过短,压实效果较差。一般:光轮静碾压路机的最佳速度为25km/h,振动压路机为36kmh。u压实时单位压力:不超过土的抗压强度,先轻压,后重压。或先静压,后振动。u直线路段和大半径曲线路段:应先压边缘,后压中间;小半径曲线段,碾压顺序宜先低(内侧)后高(外侧)。u路堤边缘:两侧
19、可采取多填宽度4050cm,压实后再刷平。也可小型振动压路机从坡脚向上碾压,或人工拍实。坡度不太陡时,可用履带式推土机从下向上压实 47 u 天然土过干需要加水时,加水量可按下式估算:式中:V所需加的水(t);w天然土的含水量;w0最佳含水量;Q需加水的土的质量(t)。48 压实度检验的频率 检验取样频率,当填土宽度较窄时,沿路线纵向每200m检查4处,每处左右各1个点;当填土较宽时,每2000m2检查8个点。必要时可增加检查点数,以防止压实不足处漏检。压实度评定标准 压实度的评定以一个工班完成的路段压实层为检验评定单元比较恰当,如检验不合格能及时补压,不致等待过久而含水量变化过大。49第三节
20、 软土地基路基施工主要包括以下内容:|概述|软土地基的加固措施与施工50|概述u软土的定义从广义上说,是强度低、压缩性高的软弱土层。将软土划分为:软粘性土淤泥质土淤泥泥炭质土泥炭51u软土的性质天然含水量高、孔隙比大。含水量在3472之间,孔隙比在1.01.9之间,饱和度一般大于95,天然容重约为 1519kNm3。透水性差。大部分软土的渗透系数为10-810-7cm/s。压缩性高。压缩系数为0.0050.02,属于高压缩性土。抗剪强度低。其快剪粘聚力在10kPa左右,快剪内摩擦角在05之间。具有触变性。一旦受到扰动,土的强度明显下降,甚至呈流动状态。流变性显著。其长期抗剪强度只有一般抗剪强度
21、的0.40.8倍。52u软土极限高度 在天然的软土地基上采用快速施工修筑一般断面的路堤,所能填筑的最大高度,称为极限高度。达到极限高度时单位面积的荷重就是天然地基的极限承载力。路堤超过极限高度后,必然发生大量沉陷、坍滑。53u极限高度计算公式 均质厚层软土地基上路堤的极限高度可按下式估算:(2-4)式中:软土的快剪单位粘聚力;填土的密度。54|软土地基的加固措施与施工 加固措施:u塑料排水板u砂井u袋装砂井u排水砂垫层u土工织物铺垫u预压u挤实砂(碎石)桩u旋喷桩u生石灰桩u换土u反压护道55u塑料排水板 塑料排水板是带有孔道的板状物体:插入土中形成竖向排水通道(下图)。其施工简单、快捷,在国
22、内广泛应用,效果亦佳。塑料排水扳加固软土地基 56 排水板材料 排水板是在工厂生产的,按其结构型式可分为多孔单一结构型和复合结构型两大类。多孔单一结构型是一种经特殊加工的两块聚氯乙烯树脂透水板,两板之间仅有若干个点以突缘相接触,其间留有许多孔隙,透水性好。这种塑料板耐酸碱、不膨胀、不变质。复合结构型内为用聚氯乙烯或聚丙烯作成的芯板,外面套以用涤纶类或丙烯类合成纤维制成的滤膜。板宽一般为100mm,厚34mm。57 施工方法施工方法 塑料排水板要用插板机插入土中。插板机种类很多,性能不一,从机型讲,有轨道式、轮胎式、链条式、步履式(右图)等多种。从插设方法讲,一类是套管式插板机,另一类是无套管式
23、插板机。58套管式插板机施工步骤 将塑料排水板由后边的卷筒通过井架上方的滑轮,插入套管内排水板被套管的输送滚轴夹住,一起压入土中达到顶定深度后,输送滚铀反转松开排水板,上拔套管,塑料排水板便被留在土中在地面以上20cm左右将排水板切断。无套管式插板机 无套管式插板机是用钻杆直接将塑料排水板压入土中。这种插板机较轻便,操作简单,速度快,但塑料排水板容易被损伤或随钻杆拔起,地基强度较大时更不宜使用。59u砂井 砂井是利用各种打桩机具击入钢管,或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于这种砂井在饱和软粘土中起排水通道的作用,又称排水砂井。砂井顶面铺设砂垫层,
24、以构成完整的地基排水系统。60软土地基设置砂井后,改善了地基的排水条件,缩短了排水途径,因而地基承受附加荷载后,排水固结过程大大加快,进而使地基强度得以提高。适用于路堤高度大于极限高度,软土层厚度大于5m。砂井的间距、深度要根据软土的地层情况、允许的施工期,由计算确定。直径一般为2030cm,视施工机械而定。61 砂井的施工方法 打入空心管法:下管、拔管,水砂边交替灌入边拔管 射水法:套管内射水、下套管 爆破法:先钻直径76mm的孔,再在孔内下条形炸药 包,再水砂交替灌入62u袋装砂井小直径砂井无法施工,故采用网状织物袋装砂井施工步骤:将内径约12cm的套管打入土中预定深度将预先准备好的长度比
25、砂井长2m左右的、用聚氯乙烯纤维织成的袋,在底部装入大约一满锹重的砂,并将底口扎紧,然后放入孔内将袋的上端固定在装砂漏斗上,从漏斗口将干砂边振动边溜入砂袋,装实装满为止,徐徐拔出套管。63u排水砂垫层 排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层较薄的砂层。其作用是在软土顶面增加一个排水面。在填土过程中,荷载逐渐增加,促使软土地基排水固结,渗出的水就可从砂垫层中排走。图2-23 排水砂垫层64砂垫层通畅排水的条件采用透水性良好的材料,如中砂、粗砂;保证砂垫层在其使用期间的整体连续性;防止砂垫层被细粒土所污染而造成堵塞,在砂垫层的上下两侧宜设反滤层。65确定砂垫层厚度需考虑的问题一是以不致因地基沉降而使
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